[发明专利]一种配电网单相高阻断线故障辨识方法及装置

说明书

本发明公开了一种配电网单相高阻断线故障辨识方法及装置，利用广域测量系统对故障下游负载侧的三相电压进行同步测量，对负载侧故障相电压幅值大小进行计算分析，并基于负载侧故障相电压幅值大小进行高阻单相断线故障辨识。相对于传统辨识方法，本方法对不同接地情况、不同接地过渡电阻阻值下的负载侧等效电路模型进行了分析计算，得出的故障辨识方法具有较好的辨识准确度与较广泛的适用范围，为解决配电网单相断线故障辨识难题提出了一种可行有效的新方案。

技术领域

本发明涉及配电网线路故障辨识方法，更具体地，涉及一种基于广域测量的配电网单相高阻断线故障辨识方法及装置。

背景技术

配电网与用户直接相连，是电力系统的重要组成部分，其运行状态与用户的用电质量和人身安全直接相关。配电网单相断线故障发生后，故障下游负载侧三相电压出现明显的不平衡现象，导致电动机等三相动力设备缺相运行，最终因发热而烧毁，造成严重的经济损失；同时单相断线故障发生时往往还伴随着接地故障，这种断线接地故障与配电网中常见的单相接地故障不同，极有可能导致人畜触电、山林失火等安全事故，具有很高的危险性，对人民的生命财产安全造成巨大威胁。

目前，虽然已经有许多学者专注于在配电网中利用单相断线故障的电压、电流特征进行故障辨识，如山东大学学者在研究中对三种不同接地情况下的单相断线故障的三相序电压、序电流进行了较为详细的分析，提出采用正、负序电流及其变化量作为单相断线故障辨识的判据，但是对接地过渡电阻的阻值范围考虑不足，实际辨识效果不理想。

在我国以小电流接地方式为主的配电网中，由于单相断线故障与单相接地故障在电源侧的电气特征十分相似，以传统的集中式测量装置难以进行故障辨识，配电网在单相断线故障发生后可能继续保持运行数小时，严重威胁配网的安全可靠运行。

广域监测系统(WAMS，Wide Area Measurement System)由全球定位系统提供精准时标，获取高采样率、高精度的电流、电压以及频率信号，具有相量获取、同步采集以及数据实时处理的特性，可广泛用于全网运行监测控制，区域保护控制，故障诊断以及污染源定位等各个领域。

WAMS采用同步相角测量技术，将相量量测单元PMU布置在电网的关键监测点，实现对全网相量的同步采集。PMU通过GPS技术同步对时，将带有时标的信息发送至监控主站，调度人员根据同步信息实时监控电网的运行状态。WAMS系统被广泛应用于电力系统状态估计、电网暂态与稳态控制、继电保护与自动化控制、故障诊断与故障定位等多项高级运行分析之中。国外对于WAMS的研究开始于1990年前后，美国、西班牙等国家先后针对WAMS系统的同步量测、现场应用等方面进行了研究；我国对于WAMS系统的研究开始于2000年，研发重点关注相量量测装置的设计及使用。

发明内容

虽然单相断线故障与单相接地故障具有难以分辨的电源侧电气特征，但是这两种故障在负载侧却有着不同的电压特性。根据这一特点，为获取故障负载侧的故障信息，本发明在采用广域监测系统的基础上进行故障辨识。在WAMS的基础上，本发明通过分布式测量装置对故障下游负载侧电压进行检测分析，并以此为依据对单相断线故障进行故障辨识，以解决目前配电网中单相断线故障辨识难的问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于广域测量的配电网单相高阻断线故障辨识方法，包括：

步骤S1：采用广域测量系统，对配电网保持在线监测；

步骤S2：检测到故障发生时，对故障进行区段定位与初步辨识，判别故障是否为单相接地故障或单相断线故障；如果是，则进入步骤S3；如果否，则判定故障不是单相断线故障，结束故障辨识；

步骤S3：同步采集故障t时刻的故障点下游测量装置的三相电压数据，并存储；

步骤S4：利用存储的三相电压数据，计算峰值系数K；